槽;所述方形凸块的边长L = Imm，沟槽的宽度d = 15μπι，沟槽的深度h = 5μπι;图形的排布方式如图3所示。
[0043]2)LED外延层的生长:Si图形衬底经HF超声清洗3min、N2吹干后，采用薄膜沉积方法在Si图形衬底上生长LED外延层;LED外延层包括AlN缓冲层、AlGaN步进缓冲层、n-GaN层、发光层及P-GaN层。图4为生长于Si图形衬底上的LED外延层截面图，LED外延层2与Si图形衬底I具有一致的方块形貌。
[0044]3)Si02阻隔层的制作:采用等离子体增强化学气相沉积方法，于LED外延层上沉积50nm厚的S12层，采用常规的匀胶、曝光、刻蚀工艺，去除LED外延层的对应每个方形凸块位置上的S12层，形成第一方形缺口，留下LED外延层的对应沟槽位置上的S12层，形成S12阻隔层;控制第一方形缺口的边长比方形凸块的边长小Um;
[0045]图5为经刻蚀的S12阻隔层示意图，S12阻隔层3致密覆盖沟槽侧壁。
[0046]4)防腐层的制作:采用电子束蒸镀方法于LED外延层上依次蒸镀5nm的Cr层、15nm的Pt层、Inm的Au层，得到Au防腐层;所述Au防腐层具有与Si图形衬底一致的图形形貌；
[0047]5)沟槽处光刻胶的填充:于防腐层上旋涂一层5μπι的光刻胶，通过常规的曝光、刻蚀工艺，去除Au防腐层的对应每个方形凸块位置上的光刻胶，形成若干第二方形缺口；留下Au防腐层的对应沟槽位置上的光刻胶;控制第二方形缺口的边长与第一方形缺口的边长一致；图6为沟槽处光刻胶的填充示意图，沟槽处的光刻胶5与S12阻隔层3的覆盖区域一致，Au防腐层4均匀覆盖在晶圆级外延片上。
[0048]6)Cu支撑层的电镀:采用电镀方法于Au防腐层的对应每个方形凸块位置上镀80μπι厚的Cu层，形成若干个方块状Cu支撑层;保证所述Cu支撑层不在对应沟槽的光刻胶处沉积；所述Au防腐层和Cu支撑层共同构成LED垂直芯片的P电极;得到晶圆级样品；图7为Cu在晶圆级外延片上的附着情况，Cu支撑层6不在沟槽光刻胶5处沉积，形成一个个方块状Cu支撑层
6ο
[0049]7)Si图形衬底的腐蚀:用UV膜将晶圆级样品包裹，露出待腐蚀的Si图形衬的底面，采用体积比为2: 5:4的HF、HNO3和HAc的混合溶液腐蚀Si图形衬底，直至刚好露出LED外延层；
[0050]8)N电极的制作:经过步骤7)处理后的Si图形衬底经丙酮溶剂超声清洗后，再采用常规的匀胶、曝光、刻蚀工艺，在经过步骤7)处理后露出的LED外延层表面上依次蒸镀5nm的Cr层、15nm的Pt、Ιμπι的Au层作为N电极；
[0051]9)垂直芯片的分割:采用有机溶剂将经过步骤8)处理后的沟槽处光刻胶去除，此时各沟槽处的支撑厚度不足3μπι，可自动分割，实现一个个方块状的LED垂直芯片的制作。
[0052]图8为分割前晶圆级芯片的示意图，N电极7沉积在Si衬底腐蚀面，经光刻胶去除后，沟槽处的支撑十分薄弱，此时方块芯片可轻易从沟槽8处分离。
[0053]实施例2:
[0054]本实施例除下述特征外，其余特征均与实施例1相同或类似。
[0055]步骤I)中Si衬底的方形凸块的边长1^ = 0.5111111，沟槽宽度(1=1(^111，沟槽深度11 = 1(^mD
[0056]实施例3:
[0057]本实施例除下述特征外，其余特征均与实施例1相同或类似。
[0058]步骤2)中LED外延层的生长采用金属有机物化学气相沉积和分子束外延相结合，于Si图形衬底上生长LED外延层，外延层包括AlN缓冲层、AlGaN步进缓冲层、n-GaN层、发光层及P-GaN层。
[0059]实施例4:
[0060]本实施例除下述特征外，其余特征均与实施例1相同或类似。
[0061 ]步骤4)中Au防腐层的制作采用热蒸镀方法实现。
[0062]以本发明制作的晶圆级Si图形衬底上LED垂直芯片为例，在不切割芯片的情况下测试的光电性能如下:在低工作电流20mA下，芯片的正向偏置电压为3V，输出功率达26mW;在高工作电流350mA下，芯片的正向偏置电压为2.9V，输出功率达640mW。测试数据证实了采用本发明技术制作的LED垂直芯片光电性能优良，有很好的应用前景。
[0063]对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:包括以下步骤: l)Si图形衬底的制作:采用常规的匀胶、曝光、刻蚀工艺在Si衬底上实现图形的转移，得到Si图形衬底;所述Si图形衬底上的图形包括若干个按矩阵排列的方形凸块，每相邻的两个方形凸块之间均设有沟槽;所述方形凸块的边长为0.5-2mm，沟槽的宽度为10-15ym，沟槽的深度为5-10μηι; 2)LED外延层的生长:Si图形衬底经清洗、N2吹干后，采用薄膜沉积方法在Si图形衬底上生长LED外延层;所述LED外延层具有与Si图形衬底一致的图形形貌； 3)Si02阻隔层的制作:采用等离子体增强化学气相沉积方法，于LED外延层上沉积S12层，采用常规的匀胶、曝光、刻蚀工艺，去除LED外延层的对应每个方形凸块位置上的S12层，形成第一方形缺口，留下LED外延层的对应沟槽位置上的S12层，形成S12阻隔层;控制第一方形缺口的边长比方形凸块的边长小0.05-1μπι; 4)防腐层的制作:采用蒸镀方法于LED外延层上依次蒸镀Cr层、Pt层、Au层，得到Au防腐层;所述Au防腐层具有与Si图形衬底一致的图形形貌； 5)沟槽处光刻胶的填充:于防腐层上旋涂一层光刻胶，通过常规的曝光、刻蚀工艺，去除Au防腐层的对应每个方形凸块位置上的光刻胶，形成若干第二方形缺口；留下Au防腐层的对应沟槽位置上的光刻胶;控制第二方形缺口的边长与第一方形缺口的边长一致； 6)Cu支撑层的电镀:采用电镀方法于Au防腐层的对应每个方形凸块位置上镀50-80μπι厚的Cu层，形成若干个方块状Cu支撑层;保证所述Cu支撑层不在对应沟槽的光刻胶处沉积；所述Au防腐层和Cu支撑层共同构成LED垂直芯片的P电极;得到晶圆级样品； 7)Si图形衬底的腐蚀:用UV膜将晶圆级样品包裹，露出待腐蚀的Si图形衬的底面，采用HF、HNO3和HAc的混合溶液腐蚀Si图形衬底，直至刚好露出LED外延层； 8)Ν电极的制作:经有机溶剂清洗，采用常规的匀胶、曝光、刻蚀工艺，在经过步骤7)处理后露出的LED外延层表面上蒸镀预设的N电极； 9)垂直芯片的分割:采用有机溶剂将经过步骤8)处理后的沟槽处的光刻胶去除，从而分隔成若干个方块状的LED垂直芯片。2.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:步骤2)所述薄膜沉积方法是金属有机化学气相沉积、分子束外延、脉冲激光沉积中的一种或两者以上的组合。3.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:步骤3)所述S12阻隔层的厚度为10-100nm。4.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:步骤4)所述蒸镀方法为电子束蒸镀、热蒸镀中的一种。5.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:步骤4)所述0、？1:层厚度为10-501111106.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:步骤4)所述Au防腐层厚度大于Ιμπι。7.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是:步骤5)所述沟槽处的光刻胶厚度为3-5μπι。8.根据权利要求1所述的采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法，其特征是: 步骤7)所述混合溶液中，HF、HNO3、HAc的体积比为2:5:4。
【专利摘要】本发明公开了一种采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法,包括以下步骤：1)Si图形衬底的制作；2)LED外延层的生长；3)SiO2阻隔层的制作；4)防腐层的制作；5)沟槽处光刻胶的填充；6)Cu支撑层的电镀；7)Si图形衬底的腐蚀；8)N电极的制作；9)垂直芯片的分割。本发明将Si衬底剥离，根本上解决Si吸光问题；同时在沟槽处引入SiO2阻隔层，能在不切割芯片的情况下实现晶圆尺寸垂直芯片光电性能的检测，并且适用于任何晶圆级Si图形衬底的垂直芯片制作，具有检测工序简化，兼容性好的优点。
【IPC分类】H01L33/20, H01L33/00, H01L21/78
【公开号】CN105702824
【申请号】CN201610056979
【发明人】李国强
【申请人】河源市众拓光电科技有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月26日